水利水电工程建筑物期末试题文档

学年学期：[请在此处填写]考试时间：120分钟课程名称：水利水电工程建筑物课程代码：[请在此处填写]专业年级：[请在此处填写]姓名：______________学号：______________班级：______________题号|一|二|三|四|五|总分---|---|---|---|---|---|---得分||||||阅卷人||||||注意事项：1.请在试卷指定位置填写个人信息。2.所有答案请书写在答题纸指定区域内，超出区域的答案无效。3.字迹工整，卷面整洁，答案清晰可辨。---一、选择题(每题2分，共20分)1.重力坝的基本剖面通常是（）。A.三角形B.矩形C.梯形D.抛物线形2.下列哪项不是拱坝的主要特点（）。A.利用拱作用将水压力传递给两岸山体B.对坝址地形和地质条件要求较高C.坝体厚度较薄，工程量较小D.主要依靠自重维持稳定3.土石坝中，设置防渗体的主要目的是（）。A.提高坝体强度B.控制坝体浸润线位置C.改善坝体排水条件D.防止坝体开裂4.水闸闸室的稳定计算通常不包括以下哪项内容（）。A.抗滑稳定B.抗倾稳定C.地基承载力D.渗流稳定5.岸边溢洪道的进口段通常采用（）形式，以平顺引导水流。A.喇叭口B.矩形C.梯形D.城门洞形6.水电站引水系统中，调压室的主要作用是（）。A.提高水轮机效率B.平稳水击压力，改善机组运行条件C.增加引水量D.沉淀水中泥沙7.下列哪种消能方式主要适用于高水头、小流量的情况（）。A.底流消能B.挑流消能C.面流消能D.消力戽消能8.重力坝坝基帷幕灌浆的主要目的是（）。A.提高地基承载力B.减少坝基渗透压力和渗流量C.防止坝基冲刷D.改善地基变形特性9.拱坝坝体应力分析中，下列哪项荷载通常是主要的（）。A.自重B.水压力C.温度荷载D.泥沙压力10.下列哪项不是水电站厂房的基本组成部分（）。A.主厂房B.副厂房C.引水管道D.开关站---二、判断题(每题1分，共10分，正确的打“√”，错误的打“×”)1.重力坝的坝体混凝土标号越高越好。（）2.土石坝的浸润线是坝体孔隙水压力等于零的等值线。（）3.拱坝的中心角越大，拱圈厚度可以越薄。（）4.水闸的侧向绕渗会降低闸室的抗滑稳定性。（）5.泄水建筑物的进口高程应尽可能低，以保证泄流能力。（）6.坝体排水的作用是降低坝体浸润线，增加坝体稳定性。（）7.水电站厂房的长度主要由水轮机的尺寸决定。（）8.扬压力是一种垂直向上的力，对坝体稳定不利。（）9.碾压混凝土重力坝可以利用碾压设备进行施工，简化了施工程序，加快了施工进度。（）10.船闸是利用水力升降原理使船舶克服水位差实现通航的建筑物。（）---三、简答题(每题6分，共30分)1.简述重力坝的工作特点及其优缺点。2.土石坝的坝体材料分区有哪些？各分区的主要作用是什么？3.简述拱坝坝身泄水的主要方式及其适用条件。4.水闸底板的型式有哪些？各自的特点是什么？5.简述水电站有压引水系统和无压引水系统的主要区别及其适用的水电站类型。---四、论述题(每题10分，共20分)1.试论述影响重力坝坝体应力的主要荷载，并分析在不同工况组合下（如正常蓄水位工况、设计洪水位工况、校核洪水位工况），哪些荷载是主要控制因素。2.结合你所学的知识，论述在选择坝型时（如重力坝、拱坝、土石坝），需要考虑哪些主要因素？并举例说明某一特定地形地质条件下，你认为最适宜的坝型及其理由。---五、综合分析题(共20分)某水利枢纽工程地处峡谷河段，两岸山体雄厚，岩性坚硬完整，河床覆盖层较薄。工程任务以发电为主，兼顾防洪。拟在该河段修建挡水建筑物。已知：校核洪水位时最大下泄流量较大，水头较高。请回答下列问题：1.初步分析该工程适宜修建何种类型的挡水建筑物？并阐述你的主要理由。（8分）2.针对你选择的坝型，其主要的荷载有哪些？（6分）3.若该坝型采用坝身泄洪，常见的泄洪方式有哪些？请至少列举两种，并简述其特点。（6分）---参考答案及评分标准（仅供阅卷参考）一、选择题(每题2分，共20分)1.A2.D3.B4.D5.A6.B7.B8.B9.B10.C二、判断题(每题1分，共10分)1.×2.×3.×4.√5.×6.√7.×8.√9.√10.√三、简答题(每题6分，共30分)1.重力坝工作特点：主要依靠坝体自重产生的抗滑力和坝体与地基间的摩擦力来维持稳定；同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消水压力产生的拉应力。（2分）优点：结构简单，施工方便；对地形、地质条件适应性强；安全可靠，运行管理方便；坝体可兼作挡水、泄水、发电等多种功能。（2分）缺点：工程量大，材料用量多；坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；温控要求高，易产生裂缝；对地基的扬压力敏感。（2分）2.主要分区及作用：*防渗体：核心区，主要作用是减少坝体和坝基的渗流量，降低浸润线，防止渗透破坏。（如心墙、斜墙、铺盖等）（2分）*坝壳：主要支撑体，维持坝体稳定，传递荷载，并保护防渗体。要求具有足够的强度和稳定性。（2分）*排水体：排除坝体内部渗水，降低坝体浸润线，提高坝体稳定性和强度。（1分）*反滤层：位于防渗体与坝壳或排水体之间，防止渗流将防渗体或坝壳材料带走，保护防渗体和坝坡稳定。（1分）3.拱坝坝身泄水方式及适用条件：*自由跌流式：水流经坝顶自由跌落至下游。适用于坝体较薄、下游无水垫或水垫较浅的情况，需注意对坝趾的冲刷防护。（2分）*鼻坎挑流式：在坝顶或坝身设挑流鼻坎，将水流挑射至下游远处。适用于水头较高、下游河床地质条件较好或有足够水垫深度的情况，可有效减轻对坝脚的冲刷。（2分）*滑雪道式：水流沿坝体上游面或专门设置的倾斜泄槽（滑雪道）下泄，末端设挑流鼻坎。适用于泄洪量大、坝体较高的拱坝，可与坝体布置较好结合。（1分）*坝身孔口泄流：在坝体中开设泄水孔。可在不同高程设置，用于放空水库、排沙或辅助泄洪。（1分）4.水闸底板型式及特点：*整体式底板：闸室底板与闸墩连成整体。刚度大，能承受较大的不均匀沉降，适用于地基条件较差或地震烈度较高的情况。但混凝土用量大，温控要求高。（3分）*分离式底板：闸室底板与闸墩分开浇筑，两者之间设沉降缝。底板可分为平底板、低堰底板等。混凝土用量较小，施工简便，但刚度较小，适用于地基条件较好、荷载分布较均匀的情况。（3分）5.有压引水系统与无压引水系统的主要区别及适用类型：*水流状态：有压引水系统中水流为有压流，整个系统充满水，管道内的压强一般大于大气压强；无压引水系统中水流为明渠流（无压流），具有自由水面，水面压强为大气压强。（2分）*结构形式：有压引水系统通常采用隧洞、压力管道等；无压引水系统通常采用明渠、无压隧洞等。（1分）*适用水电站类型：*有压引水系统：适用于水头较高、流量相对较小的水电站，如引水式水电站、混合式水电站的高压管道部分。（1.5分）*无压引水系统：适用于水头较低、流量较大的水电站，如坝后式水电站的引水道（有时）、部分引水式水电站的前段明渠或无压隧洞。（1.5分）四、论述题(每题10分，共20分)1.影响重力坝坝体应力的主要荷载：*水压力：包括静水压力、动水压力（如泄洪时），是重力坝的主要侧向荷载。（2分）*自重：坝体材料的重量，是重力坝的主要垂直荷载，对坝体应力分布影响显著。（2分）*扬压力：包括渗透压力和浮托力，作用于坝底面上，减小坝体有效重量和坝基摩擦力，对坝体应力和稳定均有不利影响。（2分）*温度荷载：包括均匀温差和内外温差，会在坝体内产生温度应力，是导致坝体裂缝的重要原因之一。（1分）*其他荷载：如泥沙压力、浪压力、地震荷载、冰压力等，在特定情况下也需考虑。（1分）不同工况组合下的主要控制荷载：*正常蓄水位工况：主要荷载为自重、正常蓄水位水压力、相应的扬压力。此时水压力较大，是坝体应力的主要控制因素之一。（1分）*设计洪水位工况：主要荷载为自重、设计洪水位水压力（可能大于正常蓄水位）、相应的扬压力，有时需考虑动水压力。水压力通常是主要控制因素。（1分）*校核洪水位工况：荷载组合与设计洪水位类似，但水压力采用校核洪水位对应的数值，可能是短期的最大水压力情况，对坝体局部应力有控制作用。（1分）*（说明：不同规范可能对工况组合有细微差异，核心是阐述清楚在各种高水位情况下，水压力和自重是基本荷载，扬压力伴随存在，温度荷载在某些情况下（如施工期或运行期的骤变）也可能成为控制因素。）2.选择坝型时需考虑的主要因素：*地形条件：宽阔河谷、岩基较浅——重力坝；狭窄河谷、两岸陡峭——拱坝；河谷宽阔、坝高不大或地基为土基——土石坝。（2分）*地质条件：地基岩性坚硬、完整、强度高、透水性小、抗剪强度大——适宜修建混凝土坝（重力坝、拱坝）；地基为软弱岩基、土基或覆盖层较厚——土石坝更适应。（2分）*水文条件：洪峰流量大——需考虑泄洪设施的布置和泄洪能力，混凝土坝可坝身泄洪，土石坝一般需另设溢洪道。（1.5分）*建筑材料：坝址附近有无充足的混凝土骨料（砂石料）和胶凝材料（水泥）——影响混凝土坝的经济性；有无丰富的土、石填筑料——影响土石坝的经济性。（1.5分）*枢纽任务：综合利用要求，如发电、灌溉、航运、防洪等，对坝体布置和孔洞设置有影响。（1分）*施工条件：施工导流、运输条件、施工技术水平、工期要求等。（1分）*运行管理：运行的安全性、维护的便利性、耐久性等。（1分）举例说明：*示例1（峡谷、坚岩）：若坝址位于狭窄、对称的V形或U形峡谷，两岸山体雄厚，岩石坚硬、完整、质地优良（如花岗岩、玄武岩），则拱坝是较优选择。理由：拱坝可充分利用两岸山体的支撑作用，将大部分水压力通过拱的作用传递给两岸岩体，坝体厚度薄，工程量省，经济性好。如我国的二滩拱坝、小湾拱坝。（2分）*示例2（宽谷、覆盖层厚）：若坝址位于宽阔河谷，河床覆盖层较厚，或基岩为软弱夹层较多的沉积岩，且坝址附近有丰富的土、砂、石料。则土石坝可能更为适宜。理由：土石坝对地基的适应性强，能适应较大的不均匀沉降，对坝基岩石的完整性要求较低，且可就地取材，减少工程造价。如我国的三峡大坝（重力坝，但若条件更差则可能选土石坝）、小浪底水利枢纽的土石坝部分。（2分）*（说明：举例合理，能结合地形地质条件阐述理由即可酌情给分。）五、综合分析题(共20分)1.适宜修建的挡水建筑物类型及理由：*推荐坝型：拱坝。（2分）*主要理由：*地形条件：“地处峡谷河段”，这是拱坝最理想的地形条件，有利于拱结构将水压力传递给两岸山体。（2分）*地质条件：“两岸山体雄厚，岩性坚硬完整”，说明两岸山体能够提供足够的支撑抗力，承受拱坝传递的荷载，满足拱坝对坝肩稳定的要求。“河床覆盖层较薄”，有利于坝基处理和坝体应力传递。（2分）*工程任务与水文条件：“工程任务以发电为主，兼顾防洪”，“校核洪水位时最大下泄流量较大，水头较高”。拱坝可以适应较高的水头，且可以通过坝身开孔等方式布置泄洪设施，满足泄洪要求。对于峡谷河段，拱坝是一种经济性和安全性都较好的选择。（2分）*（若回答重力坝，阐述合理可酌情给3-5分，但拱坝是更优选择。）2.所选坝型（拱坝）的主要荷载：*水压力：包括静水压力（主要）和动水压力（泄洪时），是拱坝的主要荷载。